工业互联网+危化安全生产赋能化工行业安全技术提升

“工业互联网+危化安全生产”赋能化工行业本质安全技术提升机遇与挑战Part

01关键技术问题Part

02本质安全数字化提升技术Part

03技术探索与应用Part

04发展思路与展望Part

05“工业互联网+危化安全生产”赋能化工行业本质安全技术提升Part

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机遇与挑战化学品销售额增长28.3%(2011年)

43.0%(2021年)化工行业总投资增长39.8%(2011年)

48.4%(2021年)化工行业发展实现新的跨越近年来，我国化工行业高速发展，新增投资额、化学品销售额、石化产品产能等均已跃居世界首位，炼油总产能达9.2亿吨/年、乙烯总产能达4600万吨/年，产业规模集中度、行业技术水平和核心竞争力在不断改善和提升。Part

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机遇与挑战安全生产风险防控任务艰巨我国危险化学品领域总体呈现出“体量大、种类多、分布广”的特点，同时大型化、集约化和园区化发展导致安全生产风险聚集和多米诺连锁风险剧增，特别是大型油气储运设施的规模化风险凸显、氢能等新能源产业快速发展等都为行业安全生产提出了全新的命题和挑战。危险化学品企业分布重大危险源分布海南（2）黑龙江（8）吉林（2）辽宁（13）河北广东（17）广西（1）河南（21）（18）

山东（36）内蒙古（36）陕西（10）宁夏（5）

山西

（16）甘肃（15）青海（3）四川（19）贵州（9）云南（6）西藏新疆（26）江苏（39）安徽（8）

上海（2）湖北（27）浙江（13）江西（6）湖南（10）福建（8）台湾北京（1）天津（2）30以上20-2910-191-90重庆（3）化工园区分布图Part

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机遇与挑战系统性安全风险仍亟待解决我国危险化学品行业安全生产形式持续稳定向好，化工事故总量、伤亡人数均呈持续下降态势，但危险化学品行业的高危行业性质仍未改变，重大火灾爆炸事故仍时有发生，系统性安全风险还未根本性解决，防范化解重特大安全风险的需求迫切，提升行业整体安全生产水平刻不容缓。2023年盘锦“1.15”事故13人死亡生产环节2015年天津港“8.12”事故165人死亡储存环节2013年青岛“11.22”事故62人死亡运输环节2019年响水“3.21”事故78人死亡废弃环节行业涉及环节多、风险因素多、监管难度大，严重制约着我国化工行业高质量协同发展Part

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机遇与挑战党和国家高度重视危险化学品安全生产“完善国家安全法治体系、战略体系、政策体系、风险监测预警体系、国家应急管理体系，构建全域联动、立体高效的国家安全防护体系。”中共中央办公厅

国务院办公厅印发《关于全面加强危险化学品安全生产工作的意见》工业和信息化部、应急管理部印发《“工业互联网+安全生产”行动计划（2021-2023年）》2021年3月2022年1月应急管理部印发《“工业互联网+危化安全生产”试点建设方案》2020年10月2020年2月应急管理部印发《危险化学品企业安全风险智能化管控平台建设指南（试行）》《化工园区安全风险智能化管控平台建设指南（试行）》数字化管理工业互联网网络协同数据共享智能化生产人工智能数字孪生Part

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机遇与挑战数字化是提升本质安全水平的有效途径新一代信息技术的发展正不断驱动传统工业的模式创新，化工行业较其他传统流程行业相比具有较高程度的自动化水平，但装置自动化生产数据仍需通过人工处理来辅助管理层决策，难以发挥数据的真正价值，已远远不能满足石化装置本质安全运行的需要。工业4.0、中国制造2025带来全新挑战人工管理密集型的人员管理愈加不能满足装置大型化、连续化和智能化的发展需求海量报警信息淹没操作工信息孤岛普遍，难以集成应用信息、数据未得到有效“发酵”专家经验难以数字化记录、传承新员工素养不足，存在隐患大数据“燃油”，人工智能“发动机”大数据+AI运用人工智能技术，深入挖掘、分析化工过程大数据，将数据转变为价值。数字化是行业高质量发展的必由之路智能运维利用数字化与智能化技术，提升和改造传统石化产业，保障石化关键装置安全、稳定、长周期运行报警管理，智能诊断平行工厂，数字孪生虚拟传感，混合建模优化控制，预测预警关键技术问题Part

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关键技术问题风险评估超期预警应急处置信息集成快速感知从根本上消除事故隐患从根本上解决问题危险化学品全生命周期风险状态智能感知技术和装备水平相对落后，研发广谱型、低成本、智能化的传感材料和功能器件是信息感知获取的技术关键。危险化学品生产、储存、流通等全生命周期关键环节过程复杂，信息不完备且来源与结构多源化，构建信息感知与知识表达方法是信息集成层面的技术关键。针对危险化学品全生命周期的风险变化过程，从全局角度评估工艺、设备、管理、人员等因素对系统风险的动态影响和作用是风险评估层面的技术关键。突发化学品事故下的相关基础信息快速获取与表达，应急救援能力的快速调动与计算，事故后果的快速动态评估是应急处置层面的技术关键。针对危险化学品安全生产多重物理状态、复杂反应过程和多变环境因素，建立装置/设施等精准量化表征“人机物管环”多因素耦合作用事故后果演化模型是风险监测预警层面的技术关键。Part

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关键技术问题123加速危险化学品领域安全生产三个转变综合利用工业互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术提升全国危险化学品生产、贮存、运输、经营、使用、废弃等环节的风险感知、监测预警和智慧监管能力，构建贯通国家应急管理部、地方政府、化工园区及企业的危险化学品安全风险分级管控体系，推动危险化学品安全生产“互联网+”模式变革，提升危险化学品生产本质安全水平。Part

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本质安全数字化提升技术智能传感与监测技术提升装置风险实时感知能力01基于5G的智能传感监测设备，可实现装置现场设备、泄漏等监测数据实时共享，突破腐蚀、泄漏、振动、声音、温度、火焰等多维感知信息孤岛难题，提升静设备腐蚀、动设备、泄漏、烟火等异常全覆盖监测、数据实时交互、多维感知融合决策、现场异常智能预警联动能力。装置一体化平稳操作优化提升长周期安全平稳运行02从故障的最初征兆（报警）出发，识别化工过程数据中异常参数及故障模式，确定回路评级、异常工况并识别出相应的故障根源，定位人员操作、仪表、阀门、PID参数设置等故障根原因，为装置深层故障识别与工艺健康诊断提供解决方案。举例：依托装置一体化平稳操作优化技术，开展某轻烃回收装置流量控制器的优化，实现了流量的动态平衡控制。性能指标体系性能在线计算低性能诊断低性能优化优化了某流量控制器的PID参数，实现四路流量分支的动态平稳控制工艺指标合格率提升至99%以上装置平均报警数下降到6次/小时平稳率提升至98%以上基于双相干频谱的阀门粘滞故障诊断技术基于NAR预测模型的仪表故障诊断技术Part

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本质安全数字化提升技术安全风险监测预警技术提升风险量化预警能力03建立装置实时风险的有效性和可靠性动态预警模型，形成风险场景库和石化设备可靠性数据库，从全局角度评估工艺、设备、环境、管理、人员等因素对系统风险的动态影响，实现装置级风险动态更新时效＜1次/分。系统自动向高青县应急局、企业发送一般风险预警短信系统再次自动向高青县应急局、企业发送一般风险预警短信4点55分 5点05分 5点25分系统自动向淄博市应急局、高青应急局、企业发送较大风险预警短信2021年10月26日山东某化学科技有限公司发生爆炸事故2023年3月11日山东某新材料有限公司发生泄露15点55分16点10分15点48分案例一 成功提前发出预警，企业未能成功处置，发生爆炸事故。案例二成功提前发出预警，企业成功处置，并恢复装置生产。15点48分

60万吨/年离子膜烧碱装置单元开始出现有毒气体报警，并不断增加新报警；15点55分

出现56条气体报警，并触发较大风险预警，系统自动向市县应急局、企业发送预警信息；16点10分

触发重大风险预警，系统自动向山东省厅、市县应急局、企业发送预警信息；17点25分

企业风险降低至低风险，所有报警完成消警。Part

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本质安全数字化提升技术数字孪生技术助推装置安全生产状态全息感知控制04数字孪生可利用计算模型在虚拟空间内完成物理装置的映射，并通过实时数据交互实现装置全过程动态感知。聚焦催化裂化装置，建立过程机理、生产数据和三维模型深度融合的催化裂化装置数字孪生模型，全方位提升装置的平稳高效运行水平。在中国石化齐鲁分公司3#催化裂化装置、燕山分公司2#催化裂化装置应用显示，在增产汽油、减少蒸汽及催化剂等用量方面发挥了重要作用，预计产生直接经济效益约1726.23万元/年。Part

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本质安全数字化提升技术虚拟现实技术实现复杂事故情景构建与模拟演练05虚拟现实是构建企业数字化应急体系的关键技术，通过构建事故情景虚拟三维空间环境，模拟应急事件和应急知识重构的全过程，为应急防控体系、事故处置预案、应急协同演练、干预效果评估等提供载体，对精准指导事故应急管理具有重要意义

。VR多感知训练场景多感知训练体验舱实操效果典型事故情景与灾害演化模拟计算VR多人协同演练效果知识型主动型敏捷型应急决策体系010203推进应急准备数字化对应急过程中的应急预案、处置方案、应急资源等信息构建知识图谱并实现数字化，推进各类数据的共享、融合。助力预案推演可视化基于工艺、设备、风险等全要素信息构建事故典型情景态势分析及演化过程，实现应急救援预案三维可视化动态推演。促进协同演练智能化建立参数变化、灾害模拟与应急干预之间的多维反馈及动态迭代模型，实现装置镜像模型的三维智能演练。Part

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本质安全数字化提升技术大数据分析技术助推安全风险系统决策能力提升06行业自动化、信息化程度的不断提高，经营管理数据、生产过程数据、设备状态数据呈现爆发式增长，具有数据体量大、种类多、实时性强、价值密度低的特点，如何结合业务应用情况对各类数据资源中隐含的价值进行充分挖掘，可为安全生产评估、生产隐患排查、执法检查、事故调查等业务提供有力的数据支撑。安全生产异常分析对生产过程中的设备运行参数进行对比分析，界定装置状态是否构成异常风险。安全知识聚类分析分析化学品危险属性及其隐含关联关系，实现化学品精准分类分级管理。安全风险周期预测分析企业实时生产数据，研判企业安全风险状态，促进安全风险管理措施落实。事故原因与规律分析分析和查找事故发生的季节性、周期性、关联性等规律、特征，找出事故根源。CLS单环应···单环环烷烃的脱氧反应……CRFB-LOCI-LOCO···状态研判趋势预测风险分析Part

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本质安全数字化提升技术数字化交付技术实现全生命周期信息的可视化管理0701数据工厂对象的工艺、机械、设计等属性的值和计量单位，涵盖设计、采购、施工等各阶段。02文档仪表回路图、产品合格证、安装操作说明书、关键调试过程记录等图纸资料。03三维模型设备、管道、建筑、结构、电气、仪表等外形、接口、平台等等实物对象模型。0302

01数字化交付技术能够将工程建设过程中设计、采购、施工、试车、运行等各阶段的信息进行高度规范化、标准化、可视化，能够与实体装置对象间形成强关联关系，打通企业工程建设期与生产运维期的数据通道，对提升装置本质安全管理能力、日常检维修能力具有重要意义，可实现工厂全生命周期管理达到效益最大化。工程管理生产010203实时查看企业装置三维模型、智能工艺流程图、设备二维平面属性等信息。构建跨组织的协作平台和信息共享平台，提高各管理系统数据的一致性。有效进行风险预警、提高运维效率、减少停车时间、提高检维修的安全性。Part

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本质安全数字化提升技术区块链技术提升危化品全生命周期安全管控能力08区块链技术能够实现数据一致存储、难以篡改、防止抵赖的记账技术，具有信息透明、无法篡改和安全等特点，可在生产过程监控中为上下游企业以及企业内部各部门之间的信息一致性共享和访问提供保障，并在全生命周期管控中构建集生产、储存、运输、使用、废弃等各环节的协同网络，实现对参与方的信息高透明度、高协同度。实现油井数据的本地产生、就近处理，提高数据分析的时效性、可靠性和稳定性。勘探开发领域自动撮合贸易、协商条款、验证履行，提高在日常交易效率和风险管控水平。贸易流通领域最大限度地覆盖炼化生产中的每一个环节的实时生产数据，提升生产运行水平。炼化生产领域Part

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本质安全数字化提升技术工业互联网技术助力行业安全生产数据流通闭环09工业互联网平台打通传统IT与OT之间的数据传输界限，实现人、机、物、环境的全面感知互联，构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型工业生产制造和服务体系，推动实现覆盖设备运行优化、生产管理优化、风险协同管控的生产数据流与管理决策流的闭环，有助于提高全要素的安全生产率和资源配置效率。01面向设备运行优化的闭环实时感知设备运行状态，以自动化指令调整设备运行，构建感知控制闭环网络。0203面向生产管理优化的闭环分析企业安全生产状态，形成智能化管理模式，实现风险管控与辅助决策闭环。面向风险协同管控的闭环构建数据集成与协同应用网络，实现管理、执法、服务三位一体的协同管控模式；Part

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本质安全数字化提升技术Part

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技术探索与应用实践1：“工业互联网+危化安全生产”

应用探索—企业端针对催化裂化装置工艺、环保、设备、操作方面存在的关键问题，探索建立过程机理、生产数据和专家经验深度融合的工艺数字孪生技术体系，研发绿色低碳高效运行智能管控一体化技术，形成催化裂化装置绿色低碳高效运行智能管控平台，实现从报警管理、异常监测、风险预警到应急处置的链式管控。异常工况预警模型……67个模型蒸汽用量机理模型催化剂活性预测模型……45个模型专家知识传承模型事故预警模型……15个APP194个模型结焦速率计算模型5个APP8个APP21个模型催化剂循环量模型分馏塔顶腐蚀模型……4个APP环保工艺设备操作中国石化双重预防数智化管控平台建设中国石化数智化管控平台，包含双重预防机制、风险监测预警、视频监控等八项功能，打造具有中国石化特色的风险分级管控模式和双防机制，已完成集团所属107家企业的推广建设。中国石化海洋石油安全风险监测预警系统建设中国石化海洋石油安全风险监测预警系统，全面接入中国石化胜利海洋石油有人值守平台及其设施监测监控信息。系统平台建设进展汇报得到应急管理部孙广宇副部长及相关司局的认可。青岛市危险化学品安全风险智慧防控平台涵盖生产、储存、经营、运输、废弃等各环节，建设安全管控、经营管控、运输管控、加油站管控的综合APP应用，实现数据集成化、预警可视化、管控智能化，推动青岛市危化风险防控手段升级。山东省危险化学品安全风险数字化管控系统围绕风险监测预警、双重预防机制、特殊作业管理、人员自动定位等应用场景，构建形成“省-市-园区-企业”四级协同的风险数字化智能化防控体系，强化对易发事故的监测预警、信息化管控。Part

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技术探索与应用实践1：“工业互联网+危化安全生产”

应用探索—政府端打造面向化工园区安全监管的“工业互联网+危化安全生产”综合风险管控平台，建设安全生产基础信息、风险监测预警、双重预防机制、化学品流向追溯、应急管理支持、公共管廊管理、预警分析中心等业务应用，构建省级部门、园区管委会和企业三级协同的安全监管框架，支撑企业风险科学研判、超前预警能力提升。Part

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技术探索与应用实践2：风险动态监测预警与分级管控技术应用基于工业互联网构建国家危险化学品安全生产风险监测预警系统，创新提出符合我国国情的部、省、地市、区县、园区、企业五级风险分级管控和动态监测预警机制，全面覆盖重大危险源储罐区、高危工艺装置、仓库和液态烃装卸站台等高风险区域，推动了危险化学品安全风险“互联网+监管”模式转变。重大危险源企业

6868家接入率97.1%97%重大危险源

21030个接入率93.3%93.10%Part

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技术探索与应用实践3：石化企业安全风险量化与分级管控技术（PHAMS平台）针对行业安全生产面临基础数据库、集成工具平台和风险分级管控技术体系缺失的技术难题，建立了国内首个石化企业安全风险量化与分级管控平台(PHAMS)，实现对化工企业各专业类型安全风险量化评估和数据传递，为企业的风险识别与评估提供专家型计算评估服务平台。建立我国首个石化行业设备设施失效率采集系统和可靠性数据库；形成3大专业15类风险集成量化运算工具，实现风险评估由定性向定量转变；建立石化行业安全生产风险分级管控平台，实现企业风险清单管控的标准化和智能化。核心技术化工企业及园区布局风险建立4类数值分析和全尺寸泄漏扩散风洞实验双向论证平台；工艺设备仪表风险覆盖上中下游87套装置设施、的3万余条场景，覆盖率＞90%；重大风险隐患专项评估工具，实现重大风险的靶向分析。Part

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发展思路与展望化学品安全工业互联网平台（ChsOS）发展思路围绕化工行业安全生产重大科技需求和技术问题，立足化工本质安全提升技术，突出工艺平稳性和设备完整性技术与工业模型研发，按照装置层、企业